【大学物理实验论文格式范例】

金属铝的热导率的测量

班级:机111     姓名:XXX    学号:3111111111

在做大学物理实验“稳态法测量不良导体的热导率”时,老师提问是否可以用稳态法测量良导体,本人对于这个问题进行了资料收集。理论分析和试验结果可以表明,稳态法也可以测量良导体的热导率。本文中选择金属铝为研究对象,讨论了稳态法测量良导体的方法。

一、稳态法测量热导率的原理

导热系数是表征物体传热性质的物理量,它与材料的结构、杂质的多寡和温度有关。导热系数常用实验方法测定。用温度稳态法测定,即先利用热源在试样内形成稳定的温度分布,然后再用铂电阻作为传感器的数显温度计测量其温度差,并通过测其散热速率来测传热速率,最后用傅立叶导热方程式求出导热系数。

导热系数的测定原理是以法国数学、物理学家约瑟夫·傅立叶给出的导热方程式为基础的。该方程式指出,在物体内部,在垂直于导热的方向上,两个相距为h,面积为A,温度分别为的平行平面,在秒内,从一个平面传到另一个平面的热量ΔQ,满足下述表式:

    (1)

式中定义为该物质的导热系数,亦称热导率。由此可知,导热系数是一表征物质热传导性能的物理量,其数值等于二相距单位长度的平行平面上,当温度相差一个单位时,在单位时间内,垂直通过单位面积所流过的热量。

图1热传导规律

材料的结构变化与杂质多寡对导热系数都有明显的影响。同时,导热系数一般随温度而变化,所以实验时对材料的成分,温度等都要一并记录。

根据装置,由傅立叶导热方程式可得:

    (2)

式中h为试样厚度,R为试样圆盘的半径,λ为试样的热导率,θ1θ2分别为稳态时试样上下平面(即加热铜盘和散热铜盘)的温度。

实验时,当传热达到稳态时,θ1θ2的值将稳定不变,这时可以认为发热体C通过试样圆盘上平面传入热量的传热速率与由散热铜盘P向周围环境散热的散热速率相等。因此可通过散热铜盘P在稳定温度θ2时的散热速率求出传热速率ΔQ/Δt,方法如下:当读得稳态时的θ1θ2后,将试样B盘抽去,让发热体C底部的加热铜盘与散热铜盘直接接触,使盘P的温度上升到高于稳态时的温度值十多度。再将发热体C移开,让散热铜盘自然冷却,每隔一定时间读一下散热铜盘的温度示值,求出铜盘在稳定温度θ2附近的冷却速率,

冷却速率就是散热盘在时的散热速率。式中分别为散热铜盘的质量和比热。

将上式代入(2)式,则得

考虑到加热铜盘移离后,在散热铜盘散热时,其表面全部暴露在空气中冷却,即其

散热面积为,而实验中通过加热达到稳态传热时,散热铜盘的上表面(面积为)是被试样覆盖着的,散热铜盘的散热面积为。基于物体的冷却速率与它的散热面积成正比,故需对作如下修正,即

式中Rh分别为散热铜盘的半径和厚度。

代入(2)式得

     (3)

二、用稳态法测量良导体的实现

1、样品选择

由原理可知,使导体上下表面行成温差是测量热导率的关键,但是良导的体的导热性能很好,要使上下表面出现温差并不是简单的事,并且良导体还存在散热很快的问题,或造成一定相当大的误差。但是从理论的角度推测,理论上,用稳态法测良导体的导热率是可行的,因为不管其导热性能再佳,仍然存在上下表面温差,即满足稳态法测量热导率的最根本的条件。于是在用铝作为良导体为代表的时候,为了让上下表面温差达到可测状态。我将铝做成圆柱状,并且高度达到10cm。并且采用精密度更优的温度计测量。为了减小散热,我将铝柱外套上泡沫隔层,以便得到更精确的铝柱自然冷却时温度随时间的变化数据。

2、实验仪器

FD-TC-B型热导率测定仪器装置,铝柱样品,铜加热盘B,铜散热盘P,支架及调节螺丝、温度传感器以及控温与测温器,塑料泡沫隔层。

 

3、实验

加热盘的温度上升到设定温度值时,开始记录散热盘温度,可每隔1min记录一次,待在10min或更长时间内加热盘和散热盘的温度值基本不变,可以认为已经达到稳定状态。按复位键停止加热,取走铝柱,调节3个螺钉使加热盘和散热盘接触良好,再设定温度到80℃,加快散热盘的温度上升,使散热盘温度上升到高于稳态时的θ2值20℃左右即可。移去加热盘,让散热圆盘在风扇作用下冷却,每隔一定温度记录一次散热盘的温度示值,由临近θ2值的温度数据中计算冷却速率。根据测量得到的稳态时的温度值计算冷却速率。

 

计算得到降温速率为2.24K/s,将其它参数代入(3)式,计算得到金属铝的导热系数为217.7W/mK。

三、结论

本文中选择金属铝为研究对象,讨论了稳态法测量良导体的方法。设计了试验并测得金属铝的导热系数为217.7W/mK。

参考文献:

[1] 施卫. 大学物理实验教程[M]. 北京: 高等教育出版社.

[2] 胡清. 良导热体热导率的测定实验[J]. 实验科学与技术, 2005,(01).

[3] 宋学锋,宋昌盛,段家忯. 动态法测定良导体热导率的实验研究[J]. 物理实验, 2002,(09).

[4] 夏樟根,朱莲根,乔卫平,王锦辉. 良导体热导率不同测量法的比较[J]. 物理实验, 2007,(08).

 

第二篇:大学物理实验论文格式

2010大学生物理实验研究论文

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正文(含图、表)中的物理量和计量单位必须符合国家标准和国际标准。

文中各级标题采用阿拉伯数字分三级编序,且一律左顶格排版。一级标题形如1,2,3,?排序;二级标题形如1.1,1.2,?排序;三级标题形如1.1.1,1.1.2,?排序。

文中图、表应有自明性,且随文出现。图以10幅为限。图中文字、符号或坐标图中的标目、标值须写清。标目应使用符合国家标准的物理量和单位符号。表格一般采用“三线表”,表的内容切忌与插图和文字内容重复。

图、表应有以阿拉伯数字连续编号的图、表序和简明的表题。表序和表题间空1个字距,居中排于表的上方。

若所有栏的单位相同,应将该单位标注在表的右上角,不写“单位”二字。表中内容相同的相邻栏或上下栏,应重复示出或以通栏表示,不能用“同左”、“同上”等字样代替。

图、表中的术语、符号、单位等应与插图及文字表述所用的一致。

表1 中文表题居中(表随文出现,且出现在同一页面内) 基本要求

表中文字中文采用小5号宋体,西文采用

Times New Roman字体。

物理量和表中的物理量和计量单位必须符合国家标

计算单位 准和国际标准。

注: 表注采用小5号宋体

公式主体居中,编号右对齐,如下所示。 ??M11M12??x??

??M?????C11C12???x????K11K12???x?????0???? (1) 21M??22????xg??C?21C22??xg??K?21K22??xg??F?

2010大学生物理实验研究论文

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图1 中文图题(图随文出现,且出现在同一页面内) 图中说明文字采用小五宋体,物理量和计量单位必须符合国家标准和国际标准。

参考文献只列出已经公开出版且在文中直接引用的主要文献,近5年的文献量应占50%以上。参考文献表采用顺序编码制,即按文中出现的先后顺序编号。

各类主要文献的著录格式如下:

①期刊: [序号] 作者.题名[J].刊名,出版年份,卷号(期号):起止页码.

②专著: [序号] 作者.书名.版本(第1版不著录)[M].出版地:出版者,出版年.起止页码. ③论文集: [序号] 作者.题名[A].见:(In:)编著者.论文集名[C].出版地:出版者,出版年.起止页码. ④学位论文:[序号] 作者.题名[D].保存地点:保存单位,年份. ⑤专利文献:[序号] 专利申请者.题名[P].专利国别,专利文献种类,专利号,出版日期.

⑥部级以上技术标准:[序号] 起草负责者.标准代号 标准顺序号—发布年 标准名称[S].出版地:出版社,出版年.

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文献作者3名以内全部列出,4名以上则列前3名,后加“,等”或“, et al”。外文作者姓前名后,名用缩写,不加缩写点。 名,出版年份,卷号(期号):起止页码. [2] 作者. 书名[M]. 版本,出版地:出版者,出版年. 起止页码. [3] 李晓川,孔轶群,冷凯良,等.水产品中氯霉素残留测定方法的分析研究[J].2002,23(4):76-81. [4] Russel H Taylor, Dan Stoianovici. Medical robot in

computer-integrated surgery[J]. IEEE Trans. on Robotics and Automation, 2003, 19(5): 765-781.

参考文献:

[1] 作者1[,作者2,作者3][,等]. 期刊论文题名[J]. 刊

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